分離過(guò)程學(xué)習(xí)指導(dǎo)和習(xí)題集

1、例題詳解1. 填空題(1) 汽液相平衡是處理（汽液傳質(zhì)分離）過(guò)程的基礎(chǔ)。相平衡的條件是（所有相中溫度壓力相等，每一組分的化學(xué)位相等）。(2) 當(dāng)混合物在一定的溫度、壓力下，滿(mǎn)足（）條件即處于兩相區(qū)，可通過(guò)（物料平衡和相平衡）計(jì)算求出其平衡汽液相組成。2. 簡(jiǎn)答題(1) 什么叫露點(diǎn)，精餾塔頂溫度如何處理？露點(diǎn)溫度（壓力）是在恒壓（溫）下冷卻氣體混合物，當(dāng)氣體混合物開(kāi)始冷凝出現(xiàn)第一個(gè)液滴時(shí)的溫度（壓力），簡(jiǎn)稱(chēng)露點(diǎn)。精餾塔塔頂溫度即為對(duì)應(yīng)塔頂汽相組成的露點(diǎn)。(2) 怎樣判斷混合物在T，P下的相態(tài)，若為兩相區(qū)其組成怎樣計(jì)算？對(duì)進(jìn)料作如下檢驗(yàn)。 = 1 進(jìn)料處于泡點(diǎn)， 1 可能為汽液兩相區(qū)，0 1 1

2、可能為汽液兩相區(qū)，1 進(jìn)料為過(guò)熱蒸汽計(jì)算時(shí)，所指定的溫度應(yīng)在泡露點(diǎn)溫度之間，這樣才會(huì)出現(xiàn)汽液兩相，否則只會(huì)是單相不必進(jìn)行等溫閃蒸的計(jì)算。只有 1和 1時(shí)，混合物始處于汽液兩相區(qū)（01），需要進(jìn)行等溫閃蒸的計(jì)算。(3) 用逐次逼近法進(jìn)行等焓閃蒸計(jì)算時(shí)，什么情況下汽化率作為內(nèi)循環(huán)，溫度T作為外循環(huán)，為什么？寬沸程混合物的閃蒸計(jì)算，所謂寬沸程混合物，是指構(gòu)成混合物的各組分的揮發(fā)度相差懸殊，在很寬的溫度范圍內(nèi)，易揮發(fā)組分主要在蒸汽相中，而難揮發(fā)組分主要留在液相中。進(jìn)料熱焓的增加將使平衡溫度升高，但對(duì)汽液流率V和L幾乎無(wú)影響。因此寬沸程的熱量衡算更主要地取決于溫度，而不是v。根據(jù)序貫算法迭代變量的排列原

3、則，最好是使內(nèi)層循環(huán)中迭代變量的收斂值將是下次內(nèi)層循環(huán)運(yùn)算的最佳初值，因此的寬沸程閃蒸，由于v對(duì)T的取值不敏感，所以v作為內(nèi)層迭代變量較為合理。(4) 簡(jiǎn)述絕熱閃蒸計(jì)算的計(jì)算方法。 作圖法思路：先假設(shè)一個(gè)（應(yīng)在之間），這樣可按閃蒸來(lái)計(jì)算產(chǎn)生的汽液兩相組成和量，即得出關(guān)系，閃蒸曲線(xiàn)，然后再由進(jìn)出料熱焓相等的原則來(lái)校核，即等焓平衡線(xiàn)，交點(diǎn)為，v。閃蒸曲線(xiàn)（曲線(xiàn)）a、 試差求下的；b、 在之間設(shè)，試差求。等焓平衡線(xiàn)a、 在上述之間所設(shè)下，由求出的并根據(jù)查出，求出，b、作等焓平衡線(xiàn)，交點(diǎn)即為，v，由此求出 手算或計(jì)算機(jī)計(jì)算思路：結(jié)束 調(diào)整一. 練習(xí)題1. 填空題(1) 單級(jí)分離是指兩相經(jīng)（）后隨即引離

4、的過(guò)程。(2) 常用的氣液相平衡關(guān)系為（）。(3) 相對(duì)揮發(fā)度的定義為兩組分的()之比，它又稱(chēng)為（）。(4) 根據(jù)炮、露點(diǎn)的概念，精餾塔塔頂溫度即為對(duì)應(yīng)塔頂氣相組成的（），塔釜溫度即為對(duì)應(yīng)塔釜液相組成的（）。(5) 用于泡點(diǎn)計(jì)算的調(diào)整公式為（）。(6) 平衡常數(shù)與組成有關(guān)的露點(diǎn)計(jì)算，需迭代露點(diǎn)溫度或壓力外，還需對(duì)（）進(jìn)行試差。(7) 在分離流程中常遇到的部分汽化和冷凝過(guò)程屬（）。(8) 在進(jìn)行閃蒸計(jì)算時(shí)，需判斷混合物在指定溫度和壓力下是否處于（）。(9) 當(dāng)混合物在一定的溫度和壓力下，滿(mǎn)足（）條件，混合物處于（）。(10) 等溫閃蒸計(jì)算目標(biāo)函數(shù)對(duì)收斂速度和穩(wěn)定性有很大影響，采用Newton-R

5、aphson法時(shí)，較好的目標(biāo)函數(shù)為（）。(11) 絕熱閃蒸與等溫閃蒸計(jì)算不同點(diǎn)是需要考慮（）。2. 選擇題(1) 計(jì)算溶液泡點(diǎn)時(shí)，若，則說(shuō)明a.溫度偏低 b.正好泡點(diǎn) c.溫度偏高(2) 在一定溫度和壓力下，由物料組成計(jì)算出的，且，該進(jìn)料狀態(tài)為a.過(guò)冷液體 b.過(guò)熱氣體 c.汽液混合物(3) 計(jì)算溶液露點(diǎn)時(shí)，若，則說(shuō)明22a.溫度偏低b.正好泡點(diǎn) c.溫度偏高(4) 進(jìn)行等溫閃蒸時(shí)，對(duì)滿(mǎn)足什么條件時(shí)系統(tǒng)處于兩相區(qū)22 a. b. c. d.(5) 5.氣液兩相均可視為理想溶液時(shí)，其氣液相平衡關(guān)系為：A.iVPyi=PiSfiO Lxi B. iVPyi=iSPiS xi C. iVPyi=iS

6、PiSxi3. 簡(jiǎn)答題(1) 什么叫露點(diǎn)，精餾塔頂溫度如何處理？(2) 相平衡關(guān)系可用幾種方法來(lái)表達(dá)。(3) 就活度系數(shù)法計(jì)算氣液平衡常數(shù)的通式，分以下幾種情況進(jìn)行討論：(4) 氣相為理想氣體，液相為理想溶液；(5) 氣相為理想氣體，液相為非理想溶液；(6) 氣相為理想溶液，液相為理想溶液；(7) 氣相為理想溶液，液相為非理想溶液。(8) 怎樣判斷混合物在T，P下的相態(tài)，若為兩相區(qū)其組成怎樣計(jì)算？(9) 用逐次逼近法進(jìn)行等焓閃蒸計(jì)算時(shí)，什么情況下汽化率作為內(nèi)循環(huán)，溫度T作為外循環(huán)，為什么？(10) 簡(jiǎn)述絕熱閃蒸計(jì)算的計(jì)算方法和特點(diǎn)。一. 例題詳解采用液相進(jìn)料的萃取精餾時(shí)，要使萃取劑的濃度在全塔

7、內(nèi)為一恒定值，所以在（進(jìn)料時(shí)補(bǔ)加一定的萃取劑）。(1) 當(dāng)原溶液為非理想型較強(qiáng)的物系，則加入萃取劑起（稀釋?zhuān)┳饔谩?2) 要提高萃取劑的選擇性，可（增大）萃取劑的濃度。二. 練習(xí)題1. 選擇題(1) 萃取精餾時(shí)若泡和液體進(jìn)料，則溶劑加入位置點(diǎn)：a.精餾段上部 b.進(jìn)料板 c.提餾段上部(2) 在一定溫度和組成下，A，B混合液的總蒸汽壓力為P，若，且，則該溶液a.形成最低恒沸物 b.形成最高恒沸物 c.不形成恒沸物(3) 吸收操作中，若要提高關(guān)鍵組分的相對(duì)吸收率應(yīng)采用措施是a.提高壓力 b.升高溫度 c.增加液汽比d.增加塔板數(shù)(4) 最高恒沸物，壓力增加使恒沸組成中汽花潛熱小的組分a增加 b.

8、不變 c.減小(5) 選擇的萃取劑最好應(yīng)與沸低低的組分形成a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.負(fù)偏差溶液(6) 多組分吸收過(guò)程采用圖解梯級(jí)法的依據(jù)是a.恒溫操作 b.恒摩爾流 c.貧氣吸收(7) 當(dāng)萃取塔塔頂產(chǎn)品不合格時(shí)，可采用下列方法來(lái)調(diào)節(jié)a.加大回流比 b.加大萃取劑用量 c.增加進(jìn)料量(8) 液相進(jìn)料的萃取精餾過(guò)程，應(yīng)該從何處加萃取劑a.精餾段 b.提餾段 c.精餾段和進(jìn)料處 d.提餾段和進(jìn)料板2. 簡(jiǎn)答題(1) 萃取精餾的實(shí)質(zhì)是什么？如何提高其選擇性。(2) 萃取精餾的原理是什么？畫(huà)出液相進(jìn)料的萃取精餾流程。(3) 甲醇（1），沸點(diǎn)337.7k，丙酮（2）沸點(diǎn)329.4k，溶液具有最低恒

9、沸點(diǎn)，的非理想溶液，如用萃取精餾分離時(shí)，萃取劑應(yīng)從酮類(lèi)選還是從醇類(lèi)選？請(qǐng)說(shuō)明原因。(4) 什么叫恒沸精餾，畫(huà)出一個(gè)二元非均相恒沸精餾流程。(5) 怎樣用三角相圖來(lái)求解恒沸劑的用量。(6) 恒沸精餾的基本原理，說(shuō)明沸點(diǎn)相近和相對(duì)揮發(fā)度相近是否為同一概念。(7) 當(dāng)原溶液為二組分時(shí)，恒沸精餾和萃取精餾都可以用圖解法求算，試問(wèn)兩者原理是否相同，為什么？(8) 請(qǐng)指出共沸精餾與萃取精餾的主要異同。(9) 簡(jiǎn)述精餾和吸收過(guò)程的主要不同點(diǎn)。(10) 怎樣用簡(jiǎn)捷法計(jì)算吸收過(guò)程的理論板板數(shù)。(11) 當(dāng)吸收效果不好時(shí)，能否用增加塔板數(shù)來(lái)提高吸收效率，為什么？(12) 精餾有兩個(gè)關(guān)鍵組分，而吸收只有一個(gè)關(guān)鍵組分

10、，為什么？(13) 組分的吸收因子是怎樣定義的，推導(dǎo)i組分的吸收相平衡方程。(14) 敘述用簡(jiǎn)捷法作吸收過(guò)程物料預(yù)分布及理論板數(shù)的步驟。(15) 吸收因子如何定義？其值大小對(duì)設(shè)計(jì)塔高有何影響？(16) 請(qǐng)解釋對(duì)于一般多組分吸收塔，為什么不易揮發(fā)的組分主要在塔釜幾塊板上吸收，而易揮發(fā)的組分主要在塔頂?shù)膸讐K板上吸收？(17) 什么叫恒沸精餾，畫(huà)出一個(gè)二元非均相恒沸精餾流程。(18) 何為設(shè)計(jì)變量、何未定設(shè)計(jì)變量？(19) 何為關(guān)鍵組分，何為輕關(guān)鍵組分、何為重關(guān)鍵組分？(20) 何為輕非關(guān)鍵組分、何為重非關(guān)鍵組分？(21) 何為分配組分、何為非分配組分？(22) 何為特殊精餾？(23) 簡(jiǎn)述精餾和吸

11、收過(guò)程的主要不同點(diǎn)。(24) 什么是萃取精餾，其實(shí)質(zhì)是什么？如何提高其選擇性。(25) 恒沸精流的基本原理，說(shuō)明沸點(diǎn)相近和相對(duì)揮發(fā)度相近是否為同一概念。(26) 萃取精餾的原理是什么？畫(huà)出液相進(jìn)料的萃取精餾流程。(27) 當(dāng)吸收效果不好時(shí)，能否用增加塔板數(shù)來(lái)提高吸收效率，為什么？(28) 當(dāng)原溶液為二組分時(shí)，恒沸精餾和萃取精餾都可以用圖解法求算，試問(wèn)兩者原理是否相同，為什么？(29) 怎樣用三角相圖來(lái)求解恒沸劑的用量。(30) 組分的吸收因子是怎樣定義的，推導(dǎo)i組分的吸收相平衡方程。(31) 甲醇（1），沸點(diǎn)337.7k，丙酮（2）沸點(diǎn)329.4k，溶液具有最低恒沸點(diǎn)，的非理想溶液，如用萃取精

12、餾分離時(shí)，萃取劑應(yīng)從酮類(lèi)選還是從醇類(lèi)選？請(qǐng)說(shuō)明原因。(32) 請(qǐng)解釋對(duì)于一般多組分吸收塔，為什么不易揮發(fā)的組分主要在塔釜幾塊板上吸收，而易揮發(fā)的組分主要在塔頂?shù)膸讐K板上吸收？一. 練習(xí)題1. 填空題(1) 今有一股進(jìn)料且無(wú)側(cè)線(xiàn)出料和中間換熱設(shè)備的塔型稱(chēng)為（）。(2) 描述多級(jí)分離過(guò)程的數(shù)學(xué)模型為（）。(3) 對(duì)窄沸程的精餾過(guò)程，其各板的溫度變化由（）決定，故可由（）計(jì)算各板的溫度。(4) 精餾塔計(jì)算中每塊板由于（）改變而引起的溫度變化，可用（）確定。(5) 三對(duì)角矩陣法沿塔流率分布和溫度的初值分別假定為（）。(6) 三對(duì)角矩陣法在求得xij后，由 Tj，由（）方程求Vj 。(7) 三對(duì)角矩陣法

13、在用S方程計(jì)算新的溫度分布，在未收斂前xij1,則采用（）的方法。(1) 當(dāng)兩個(gè)難揮發(fā)組分為關(guān)鍵組分時(shí)，則以何處為起點(diǎn)逐板計(jì)算a.塔頂往下 b.塔釜往上 c.兩端同時(shí)算起(2) 從塔釜往上逐板計(jì)算時(shí)若要精餾段操作線(xiàn)方程計(jì)算的比由提餾段操作線(xiàn)方程計(jì)算得更大，則加料板為a. j板 b. j+1板 c. j+2板(3) 流量加和法在求得后由什么方程來(lái)求各板的溫度a熱量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程(4) 三對(duì)角矩陣法在求得后由什么方程來(lái)求各板的溫度a熱量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程(5) 簡(jiǎn)單精餾塔是指a設(shè)有中間再沸或中間冷凝換熱設(shè)備的分離裝置b有多股進(jìn)料的分離裝置c僅有一股進(jìn)

14、料且無(wú)側(cè)線(xiàn)出料和中間換熱設(shè)備當(dāng)兩個(gè)易揮發(fā)組分為關(guān)鍵組分時(shí)，則以何處為起點(diǎn)逐板計(jì)算A塔頂往下 B塔頂往上 C 兩端同時(shí)算起(6) 三對(duì)角矩陣法在求得Xij后，若ij1則；a直接用S方程計(jì)算溫度b硬性歸一后用 S方程計(jì)算溫度c組分物料衡算校正后用S方程計(jì)算溫度 2. 簡(jiǎn)答題(1) 在嚴(yán)格的精餾計(jì)算中，應(yīng)采用何種方法進(jìn)行物料預(yù)分布，其物料衡算的原理是什么？(2) 簡(jiǎn)述逐板的計(jì)算進(jìn)料位置的確定原則。簡(jiǎn)述逐計(jì)算塔頂?shù)呐袛嘣瓌t。簡(jiǎn)述逐計(jì)算的計(jì)算起點(diǎn)的選擇原則。(3) 寫(xiě)出三對(duì)角矩陣法的方程及計(jì)算原理簡(jiǎn)單說(shuō)明該法在應(yīng)用上的局限性。44(4) 三對(duì)角矩陣法（泡點(diǎn)法）的計(jì)算原理和計(jì)算框圖，并簡(jiǎn)單說(shuō)明該法在應(yīng)用上

15、的局限性，即如何改進(jìn)。(5) 寫(xiě)出三對(duì)角矩陣法的MESH方程，并說(shuō)明流量加合法和三對(duì)角矩陣發(fā)有何不同。(6) 三對(duì)角線(xiàn)矩陣法用于多組分多級(jí)分離過(guò)程嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，以方程解離法為基礎(chǔ)，將MESH 方程按類(lèi)型分為哪三組。(7) 設(shè)計(jì)一個(gè)操作型精餾塔，分離含苯0.35(摩爾分率)甲苯0.35及乙苯0.30的混合液,該塔為一板式塔,共有五塊理論板,以第三快位進(jìn)料板,敘述怎樣用三對(duì)角矩陣法計(jì)算餾出液,釜液的濃度及沿各理論板的濃度及溫度分布。(8) 開(kāi)發(fā)精餾過(guò)程的新算法需對(duì)那幾點(diǎn)作出選擇和安排,以三對(duì)角矩陣法為例說(shuō)明，并指出該法的缺陷與改進(jìn)。(9) 簡(jiǎn)述三對(duì)角矩陣泡點(diǎn)法和露點(diǎn)法兩種嚴(yán)格計(jì)算方法的主要區(qū)別。一.

16、 例題詳解1. 填空題(1) 精餾過(guò)程的不可逆性表現(xiàn)在三個(gè)方面，即（通過(guò)一定壓力梯度的動(dòng)量傳遞），（通過(guò)一定溫度梯度的熱量傳遞或不同溫度物流的直接混合）和（通過(guò)一定濃度梯度的質(zhì)量傳遞或者不同化學(xué)位物流的直接混合）。(2) 通過(guò)精餾多級(jí)平衡過(guò)程的計(jì)算，可以決定完成一定分離任務(wù)所需的（理論板數(shù)），為表示塔實(shí)際傳質(zhì)效率的大小，則用（級(jí)效率）加以考慮。(3) 為表示塔傳質(zhì)效率的大小，可用（級(jí)效率）表示。2. 名次解釋(1) 理論板：離開(kāi)板的氣液兩相處于平衡的板叫做理論板。(2) 全塔效率：理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)的比值。二. 練習(xí)題1. 填空題(1) 可用（）準(zhǔn)數(shù)表示板上液體的混合情況，當(dāng)板上完全不混合時(shí)，則該準(zhǔn)數(shù)（）。(2) 霧沫夾帶是氣液兩相在傳質(zhì)后分離（）引起的。(3) 但板上液體達(dá)到完全混合時(shí)，點(diǎn)效率（）板效率。(4) 實(shí)際板上液相為（），古板商業(yè)相各點(diǎn)濃度（）。(5) 一般精餾過(guò)程的效率高于吸收過(guò)程，主要是因?yàn)榫s過(guò)程的（）。2. 選擇題(1) 下面有關(guān)塔板效率的說(shuō)法中哪些是正確的？a全塔效率可大于1 b.總效率必小于1 c.Murphere板效率可大于1 d.板效率必小于點(diǎn)效率(2) 當(dāng)板上液體達(dá)到完全混合時(shí)，則：A. Pe=0 B. Pe= C. 0 Pe (3) 當(dāng)板上液體呈活塞流，即不